JP5039455B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、利用者を目的地まで誘導するナビゲーション装置において、最も推奨される経路を表示装置上へ表示するナビゲーション装置に関する。

近年、車両に搭載されるナビゲーション装置では、例えば、第一経路上を走行中に、第一経路とは異なる第二経路を検索し、ある特定の地点（分岐点）に接近した場合に第二経路を表示するナビゲーション装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−３０４８９０号公報

しかし、これまでのナビゲーション装置では、自車位置の測位の精度が十分ではなかったため各道路における走行車線について特に考慮されていなかった。複数の走行車線が存在する場合には、次の交差点で選択すべき経路の道路への分岐のために車線変更を必要とする場合がある。この車線変更を安全に行うためには十分な時間が必要である。経路全体としての距離が短くても、現在の走行車線における車線変更までの時間が短い経路は安全上好ましくない。そこで、走行車線を考慮して、安全に車線変更できる経路を探索し、表示するナビゲーション装置が求められている。

本発明の目的は、現在の走行車線を考慮して利用者に最も推奨される経路の情報を分かりやすく表示するナビゲーション装置を提供することである。

本発明に係るナビゲーション装置は、道路データに基づいて目的地までの最適な経路案内を行うナビゲーション装置であって、
自車位置及び速度を検出する測位部と、
前記測位部により検出した自車位置から自車の走行車線を特定する車線判定部と、
道路データに基づいて、目的地までの最適な経路コストを有する第一経路と、前記車線判定部により特定した自車の走行車線を考慮した第二経路とを探索する経路探索部と、
前記車線判定部によって特定した走行車線と、前記自車位置とに基づいて修正された経路コストについて、前記第一経路と前記第二経路との評価を行う経路評価部と、
前記第一経路又は前記第二経路のうち、少なくとも評価が高い方の経路を表示する経路表示部と、
を備える。
上記の構成により、走行車線を考慮した経路評価を行うことができる。

また、前記道路データは、道路の分岐点をノードとし、各ノード間の道路を道路リンクとする複数の道路リンクの情報を含んでもよい。
さらに、前記経路探索部は、
前記道路データにおいて、前記自車位置がマッチングされている道路リンクから前記目的地までの複数の前記道路リンクからなる複数の経路から、前記目的地までの経路コストが最も小さい経路を第一経路として探索してもよい。
また、前記経路探索部は、
前記第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクのコストを、特定された現在の走行車線に応じて変化させたコストを前記次の道路リンクのコストに変更して前記道路データを一時的に変更しておき、
前記自車位置がマッチングされている道路リンクから前記目的地までの複数の前記道路リンクからなる複数の経路から、前記第一経路を除いて、前記目的地までの経路コストが最も小さい経路を第二経路として探索してもよい。

前記経路探索部は、前記第二経路の探索にあたって、
前記第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクのコストを所定倍したコストに変化させたコストを前記次の道路リンクのコストに変更して前記道路データを一時的に変更しておき、
前記第一経路とは異なる前記第二経路を探索してもよい。

前記経路探索部は、前記第二経路の探索にあたって、
特定された現在の走行車線に応じて所定加算コストを算出して、前記第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクのコストに、前記所定加算コストを加算したコストを前記次の道路リンクのコストに変更して前記道路データを一時的に変更しておき、
前記第一経路とは異なる前記第二経路を探索してもよい。

前記経路探索部は、前記第二経路の探索にあたって、
現在の道路リンクの次のノードから分岐する複数の道路リンクのうち、前記第一経路における次の道路リンクとは異なる道路リンクを通る経路を前記第二経路として探索してもよい。

前記経路探索部は、次のノードまでの距離に応じて前記第一経路及び前記第二経路を探索してもよい。また、前記経路探索部は、走行車線が変更されるごとに前記第一経路及び前記第二経路を探索してもよい。

前記経路評価部は、
現在の道路リンクにおける走行車線に基づいて、車線変更の困難度を考慮して、現在の道路リンクのコストを変化させたコストを前記現在の道路リンクのコストに変更して前記道路データを一時的に変更しておき、
前記第一経路の各道路リンクの合計コストを含む、前記第一経路の経路コストを算出し、
前記第二経路の各道路リンクの合計コストを含む、前記第二経路の経路コストを算出し、
前記第一経路の経路コストと前記第二経路の経路コストとを比較して、経路コストが少ない経路を判定してもよい。

前記経路評価部は、
前記第一経路の経路コストの算出において、
現在の道路リンクにおける走行車線から次の道路リンクに移行するために必要な車線変更の困難度に応じた車線変更係数を算出し、
前記車線変更係数を、次のノードまでの距離に乗じたコストを現在の道路リンクのコストとして設定してもよい。

前記経路評価部は、
前記第二経路の経路コストの算出において、
現在の道路リンクにおける走行車線から次の道路リンクに移行するために必要な車線変更の困難度に応じた車線変更係数を算出し、
前記車線変更係数を、次のノードまでの距離に乗じたコストを現在の道路リンクのコストとして設定してもよい。

前記経路表示部は、
前記経路評価部において、前記第二経路が前記第一経路よりも評価が高いと判定した場合には、前記第一経路に加えて前記第二経路を表示してもよい。
このように第二経路が評価が高い場合には表示し、一方、第二経路が推奨されない場合は表示しないことで、利用者に混乱を与えることを防止することができる。

前記経路表示部は、
前記測位部で検出された前記自車位置が、前記第一経路における道路リンクではなく、前記第二経路における道路リンクにマッチングされたと判断された場合には、前記第二経路を前記第一経路として表示してもよい。
また、前記第二経路上を車両が走行していると検出した際は、案内表示を第一経路から第二経路へ切り替える構成を有することで、利用者が第二経路を走行してもスムーズに案内を継続することができる。

本発明に係るナビゲーション方法は、道路データに基づいて目的地までの最適な経路案内を行うナビゲーション方法であって、
自車位置及び速度を検出するステップと、
検出した前記自車位置から自車の走行車線を特定するステップと、
道路データに基づいて、目的地までの最適な経路コストを有する第一経路と、特定した自車の前記走行車線を考慮した第二経路とを探索するステップと、
特定した前記走行車線と、前記自車位置とに基づいて修正された経路コストについて、前記第一経路と前記第二経路との評価を行うステップと、
前記第一経路及び前記第二経路のうち、少なくとも評価が高い方の経路を表示するステップと、
を含む。

本発明に係るコンピュータで実行するためのナビゲーションプログラムは、前記ナビゲーション方法の各ステップを含むことを特徴とする。また、このナビゲーションプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に格納してもよい。

本発明のナビゲーション装置によれば、目的地までの最適な経路コストを有する第一経路を探索すると共に、現在の走行車線を考慮して第一経路とは異なる第二経路を探索する。その上で、走行車線に基づいて修正された第一経路の経路コストと、第二経路の経路コストとを評価し、第二経路が第一経路よりも評価が高い場合に第二経路を表示する。これによって、利用者が混乱無く経路を選択することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置及びナビゲーション方法について、添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るナビゲーション装置１００の構成を示すブロック図である。このナビゲーション装置１００は、記憶装置１０１、測位部１０２、車線判定部１０３、経路探索部１０４、経路評価部１０５、経路表示部１０６、および制御部１０７を備える。

以下に、このナビゲーション装置１００を構成する各構成部材について説明する。
＜記憶装置＞
記憶装置１０１は、道路データ、索引データ、交差点名称などの地図データ、及び、音声案内用の音声データ等の各データを記憶する。例えば、道路データとしては、基本的には交差点や曲折点等の分岐点の位置を示すノードと、ノード間のネットワークを示す道路リンク情報とで構成される。また、道路データの道路リンク情報には、車線数や幅員の情報、並びに、高速道路、国道、一般道路などの道路種別や幅員情報などが格納されていることが好ましい。さらに、道路データの道路リンク情報には、一方通行などの規制情報や、有料道路などの道路種別、距離および旅行時間などが格納されていることが好ましい。また、索引データとしては、施設名称や施設の住所、電話番号および施設の種別などが格納される。
この記憶装置１０１は、ハードディスクドライブや、ＤＶＤおよびメモリカードなどの各種メディア、またはフラッシュメモリなどで構成される。

＜測位部＞
測位部１０２は、自車位置および速度、方位を検出するための測位処理および走行道路を特定するマッチング処理を行う。測位部１０２は、一般的にはＧＰＳ受信機や車速センサ、ジャイロセンサ等を含む構成とされる。なお、測位部１０２は、ナビゲーション装置１００に接続されたＧＰＳ受信機や車速センサ、ジャイロセンサ等からの信号を処理する構成とすることも可能である。ＧＰＳ受信機は、米国が管理するＧＰＳ衛星からの信号を受信して位置および速度を検出する。同様のシステムとしては、ロシアのグロナスや欧州が計画しているガリレオ等がある。これらのシステムは、一般的にＧＮＳＳ（Global Navigation Satelite System）と呼ばれる衛星航法システムである。本実施の形態においては、ＧＰＳを用いて説明するが、他のＧＮＳＳに置き換えてもよい。

ＧＰＳ衛星からは、１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を用いて衛星の軌道情報および時刻情報が送信される。ＧＰＳ受信機では、衛星からの電波を受信して、まず衛星の送信時刻を特定する。衛星の送信時刻と受信機の受信時刻を比較することで衛星から受信機までの距離を算出する。また衛星の送信時刻と軌道情報を用いることで、衛星の位置を計算する。このように衛星の位置と受信機までの距離を複数の衛星について求めることで、三角測量の原理から受信機の絶対位置を求めることができる。

また搬送波には、衛星と受信機間の相対速度の変化によりドップラーシフト周波数が発生する。信号を受信することで、このドップラーシフト周波数を検出でき、衛星と受信機間の相対速度を求める。衛星の速度は上記軌道情報の微分成分から求められるので、算出した相対速度から衛星速度を減算して、受信機の衛星方向の速度成分を求めることができる。この衛星方向の速度成分を複数の衛星について求めることで、受信機の絶対速度および方位を算出できる。

ナビゲーション装置における車速センサには、車速パルスを用いるものが一般的である。車速パルスは、タイヤの回転を検出して一定の角度回転するごとに出力されるパルスであり、当該パルスを単位時間で微分することで速度が算出される。車速パルスは、車種やタイヤ径だけでなく、タイヤの磨耗やタイヤの空気圧、乗員数などにより変化するため、ＧＰＳが出力する速度を用いて、距離に変換する係数を自動的に算出する方式が一般的である。

ジャイロセンサは、車両の旋回時における角速度を検出して、積分することで相対的な角度を求める。ジャイロセンサとしては、様々なセンサが存在するが、ナビゲーション用としては、振動子を用いてコリオリの力を検出するジャイロセンサが広く使用されている。ジャイロセンサは、相対的な角度を算出するため、方位を算出するためには初期方位が必要である。一般的にはＧＰＳを用いて初期方位を決定し、ジャイロセンサの出力を積分して絶対方位を求める。

車速センサおよびジャイロセンサが出力する速度と方位を用いて位置を算出する方式を一般的には推測航法と呼ぶ。推測航法の特徴としては、初期位置から相対的な位置の変化を積分することで、周囲の環境の影響をあまり受けずに短時間で見ると非常に高精度で位置を決定できるが、センサ類の誤差も積分してしまうため、定期的に誤差を補正する必要がある。一方でＧＰＳのような衛星航法システムにおいては、衛星からの伝播距離を毎回測定するため、誤差が蓄積してしまうことは無いが、受信環境の影響を大きく受けてしまう。測位処理においては、このような推測航法の特徴とＧＰＳ（衛星航法）の特徴を有効的に活用することで、現在位置を精度よく算出できる。

また測位部１０２におけるマッチング処理では、記憶装置１０１に格納される地図データを用いて、その道路データと測位処理が出力する位置および方位のデータから走行している道路を特定する。

＜車線判定部＞
車線判定部１０４は、ナビゲーション装置１００を搭載している車両が走行している車線を特定する。また、自車位置と道路データとを用いて走行車線の判定を行ってもよい。ここで、道路データに格納されているノードは、基本的には道路の中心を意味しており、その座標情報が格納されている。そのため、各道路リンクも同様に道路の中央を表わしていると考えられる。測位部１０２の測位処理で算出した自車位置および道路データに誤差が無いと仮定すると、測位処理で求めた自車位置と道路リンクとの距離は道路中央からの距離と考えられる。通常、道路の各車線は３．０〜３．５ｍの幅で構成されているため、道路中央からの距離から走行している車線を推定することができる。

なお、現在は基本的に、道路データには道路毎に１つの走行車線の道路リンクしか存在しないが、今後、道路データが整備される中で、車線ごとの道路データが整備される可能性もある。その場合は測位処理によって算出される自車位置から容易に走行車線を特定することができる。

また別の方法としては、カメラ等の撮影装置を用いて、道路の白線情報を取得し、画像処理を行って走行車線を特定してもよい。あるいは他の方法を用いて走行車線を特定してもよい。

＜経路探索部＞
経路探索部１０４は、利用者が設定した目的地に対して最適な走行経路である経路コストが最小の第一経路と、現在の走行車線を考慮した第二経路とを探索する。
なお、目的地の設定は、記憶装置１０１に格納されている索引用のデータの名称から選択する方法、電話番号から選択する方法、住所から選択する方法、あるいは地図データから直接的に選択する方法などのいずれの方法によって行ってもよい。

＜第一経路の探索＞
この経路探索部１０４は、道路データにおいて、自車位置がマッチングされている道路リンクから目的地までの複数の道路リンクからなる複数の経路から、目的地までの経路コストが最も小さい経路を第一経路として探索する。この経路コストは、リンク毎、ノード毎にコストを付けていくことによって計算される。リンクコストは、該当するリンクについて、リンク距離、車線数、幅員などのコストパラメータが掛け合わされて算出される。また、ノードコストは、各ノードにおける右左折の要否や信号機の有無などによって設定される。また、リンクコストの計算において、リンク種別に応じた係数を掛け合わせてもよい。リンク種別として、例えば、一般道のリンク、距離に応じて料金が変わる有料道路（以下、通常の有料道路）のリンク、均一料金の有料道路のリンク等を用いてもよい。

なお、経路探索する際には、通常は距離優先条件での最短経路探索を行うが、これに限られない。例えば、有料道路優先や、一般道路優先、時間優先等の異なる探索条件から利用者によって選択された探索条件を受け付けることとしてもよい。これによって、利用者が求める探索条件に基づいて経路コストを算出することができる。例えば、距離優先の条件での探索の場合には、道路リンクのリンク距離等に基づくリンクコストを用い、時間優先の条件での探索の場合には、道路リンクの所要時間に基づくリンクコストを用いて経路探索を行う。

また、経路探索の方法は、最短経路探索に用いられるダイクストラ法に限られず、例えば、自車位置から目的地までの全ての経路について探索する全探索法などを用いてもよい。あるいは他の探索法を用いてもよい。

＜第二経路の探索＞
経路探索部１０４は、第一経路とは異なる第二経路を探索する。すなわち、経路探索部１０４は、第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクの距離を、特定された現在の走行車線に応じて変化させた距離を次の道路リンクの距離に変更して道路データを一時的に変更する。次いで、自車位置がマッチングされている道路リンクから目的地までの複数の道路リンクからなる複数の経路から、第一経路を除いて、目的地までの道路リンクの合計距離が最も小さい経路を第二経路として探索する。

この経路探索部１０４において、第二経路を探索する手順について概要を説明する。
ａ）まず、道路データと自車位置とによって次の分岐点（ノード）までの距離Ｌ１を算出する。例えば時速５０ｋｍの場合には、分岐点までの距離Ｌ１が一定距離の範囲内、１００ｍ〜５００ｍの範囲にある場合にのみ第二経路の探索を行う。一方、分岐点までの距離Ｌ１が上記範囲外の場合、例えば１００ｍ以内のように走行車線の変更が実質的にできないか、あるいは例えば５００ｍ以上のように十分に余裕を持って走行車線の変更ができると考えられる。この場合には、第二経路の探索を行うことなく終了する。
なお、ここではノードからの距離Ｌ１が一定距離の範囲内にない場合に第二経路の探索を行わないとしたが、この一定距離の範囲についてはナビゲーション方法の説明において後述する。

分岐点までの距離Ｌ１が１００ｍ〜５００ｍの範囲内にある場合は、第二経路を探索済みか確認することとしてもよい。第二経路を探索していない場合、または、探索済みでも測位部１０２のマッチング処理で特定した自車位置が第二経路上に存在しないと判定される場合は、再度第二経路を探索することとしてもよい。
なお、経路探索部１０４は、次のノードまでの距離に応じて第一経路及び第二経路を探索してもよい。また、走行車線が変更されるごとに第一経路及び第二経路を探索してもよい。

ｂ）第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクの距離を所定倍した距離に変化させた距離を次の道路リンクの距離に変更して道路データを一時的に変更しておき、第一経路とは異なる第二経路を探索する。このように第一経路における次の道路リンクのリンク距離を長く変更することで、現在の道路リンクの次のノードから分岐する複数の道路リンクのうち、第一経路の次の道路リンクとは異なる道路リンクを通る経路を第二経路として探索しやすくする。なお、第二経路の探索手順は、上記の例に限られず、後述する実施の形態２における探索手順を採用してもよい。

＜経路評価部＞
経路評価部１０５は、車線判定部１０４で特定した自車の現在の走行車線と、自車位置とを考慮して既に探索済みの経路である第一経路と第二経路とについて評価する。この経路評価部は、次の各手順を行って、第一経路と第二経路とを評価する。
ａ）現在の道路リンクにおける走行車線に基づいて、車線変更の困難度を考慮して、現在の道路リンクの距離を変化させた距離を現在の道路リンクの距離に変更して道路データを一時的に変更する。
ｂ）第一経路の各道路リンクの合計距離を第一経路の経路コストとして算出する。
ｃ）第二経路の各道路リンクの合計距離を第二経路の経路コストとして算出する。
ｄ）第一経路の経路コストと第二経路の経路コストとを比較して、経路コストが少ない経路を判定する。

なお、経路評価部１０５は、経路案内中に定期的に起動され、その間隔はその他の部材で行う処理に依存するが、１〜３秒の間隔で起動するようにしてもよい。なお、経路案内を行っていない場合は起動されない。

また、この経路評価部１０５では、現在の道路リンクにおける車線変更の困難度を考慮するために、車線変更係数を用いて現在の道路リンクのリンク距離を修正して第一経路及び第二経路の評価に用いている。この車線変更係数とは、車線変更の困難度を表す指標である。複数の車線が存在する場合、車線変更を行うためには、周囲の車両の確認や、車線変更タイミングの見極めなど複雑な確認や操作が必要となる。そのため、安全に車線変更を行うためには、ある程度の時間が必要となる。
しかし、ナビゲーション装置の経路案内に従って右折又は左折するために車線変更をする必要が発生する場合がある。この場合、あらかじめ運転者が余裕を持って車線変更を行うことができれば問題ないが、様々な状況により車線変更に十分な時間をとることができない可能性がある。
そこで、あらかじめ、経路探索部１０４で走行車線を考慮した第二経路を探索しておき、経路評価部１０５で、車線変更の困難度を表す車線変更係数を算出し、この車線変更係数を用いて、車線変更の困難度を考慮して第一経路と第二経路とを評価する。具体的には、現在の走行車線と、次の右左折の分岐点（ノード）までの時間とによって修正した経路コストについて、第一経路および第二経路を評価し、いずれがユーザーにとって走行しやすい経路となっているかを判定する。

＜経路表示部＞
経路表示部１０６は、上記第一経路又は第二経路のうち少なくとも一方を表示する。経路表示部１０６では、現在位置周辺の地図座標を表示すると共に、地図上に自車位置を利用者に分かりやすく表示する。また、経路探索部１０４で第一経路及び第二経路を探索した場合は、経路表示部１０６によって第一経路又は第二経路のうち少なくとも一方を地図上で道路データとは色を変えて分かりやすく表示する。これによって、利用者を目的地まで正しく案内できる。

この経路表示部１０６は、液晶ディスプレイなどの表示装置によって構成できる。さらに、タッチパネルなどを採用することにより、ナビゲーション装置の操作部も兼ねることができる。

なお、測位部１０２で検出された自車位置が、第一経路における道路リンクではなく、第二経路における道路リンクにマッチングされたと判断された場合には、利用者が第一経路に代えて第二経路を選択したものと考えられる。この場合には、第二経路を前記第一経路として経路表示部１０６によって表示する。

＜制御部＞
制御部１０７は、ナビゲーション装置１００全体の動作を制御するものである。制御部１０７は、ＣＰＵあるいはＭＰＵと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等とから構成されている。ＣＰＵあるいはＭＰＵが、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって、図１に示される各機能ブロックの動作が制御される。また、ＣＰＵ及びＭＰＵは、プログラムの実行中、ＲＡＭを作業領域として使用する。

＜ナビゲーション方法＞
以下、本発明の実施の形態のナビゲーション装置１００によるナビゲーション方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）現在の自車位置及び走行車線を取得する（Ｓ０１）。
（ｂ）目的地の設定を受け付ける（Ｓ０２）。
（ｃ）自車位置から目的地までの最適な経路コストを有する第一経路を探索する（Ｓ０３）。なお、詳細なフローチャートは、図４に示す。
（ｄ）第一経路とは異なる第二経路を探索する（Ｓ０４）。詳細なフローチャートは、図６及び図７に示す。
なお、現在の走行道路が１車線又は片側１車線の道路であって、車線変更の必要性が無い場合は、この第二経路の探索ステップは必要がなく、ステップＳ０４−Ｓ０５は行う必要がない。この場合には、ステップＳ０６で第一経路を表示すればよい。
（ｅ）第一経路と第二経路とを評価する（Ｓ０５）。なお、詳細なフローチャートは、図１０から図１２に示す。
（ｆ）評価結果に基づいて経路を表示する（Ｓ０６）。なお、詳細なフローチャートは、図１３に示す。
以上によって、目的地までの最適な経路を案内表示することができる。

図２は、道路データの一例であり、リンク００１からリンク００８までの道路リンクがある。このリンク００１からリンク００８の各道路リンクのリンク距離を例えば、下記表１のように設定する。

図４は、図３の第一経路の探索ステップＳ０３の詳細を示すフローチャートである。ここでは、説明のため、自車位置から目的地までの全ての経路について探索する全探索法を用いる。
（ａ）道路データを用いて、自車位置から目的地までの経路を構成する複数の道路リンク列の全ての組合せを抽出する（Ｓ１１）。図２によれば、現在地から目的地までは、
ｉ）リンク００１→リンク００２→リンク００３→リンク００４→リンク００５
ｉｉ）リンク００１→リンク００６→リンク００７→リンク００８→リンク００５
の２つの経路がある。なお、ここでは、他の経路については考慮しないものとする。
（ｂ）各道路リンク列のそれぞれの経路コストを算出する（Ｓ１２）。ここでは、各道路リンクのリンク距離をリンクコストとして用い、ノードコストは考慮していない。この場合の経路コストは各道路リンクの合計距離として表される。例えば、上記ｉ）の経路の合計距離は、２０００ｍであり、ｉｉ）の経路の合計距離は、２４００ｍとなる。
（ｃ）全ての道路リンク列の経路コストを比べて、経路コストが最小となる道路リンク列を第一経路とする（Ｓ１３）。ここでは、経路コストとして各道路リンクの合計距離を用いているので、上記ｉ）の経路とｉｉ）の経路の合計距離を比較すると、上記ｉ）の道路リンク列、リンク００１→リンク００２→リンク００３→リンク００４→リンク００５が合計距離が最短の第一経路として得られる。
以上によって経路コストが最小となる第一経路を探索できる。

なお、上記の例では、経路コストとして、各道路リンクのリンク距離のみを用いてリンクコストを算出し、ノードコストについては特に考慮していないがこれに限られない。例えば、リンクコストとして、リンク距離に加えて、車線数、幅員等に基づくコストを付与してもよい。さらに、各ノードでの右左折の要否、信号機の有無等に基づくノードコストを付与してもよい。

また、上記の例においては、距離優先の条件で探索しているが、これに限られず、時間優先の条件で探索してもよい。この場合には、リンク距離ではなく各道路リンクにおける所要時間をリンクコストとして用いて第一経路を探索する。

さらに、経路探索の方法については、上述のように全探索する場合に限られず、例えば、最短経路問題に用いられるダイクストラ法などを用いて探索してもよい。さらに別の探索法を用いてもよい。

図６は、図３の第二経路の探索ステップＳ０４の詳細を示すフローチャートである。
（ａ）第一経路における自車位置がマッチングされた現在の道路リンクの次の道路リンクのリンク距離を２倍に増して道路データを一時的に変更しておく（Ｓ２１）。すなわち、第一経路とは異なる第二経路を探索するために、第一経路の探索と全く同じ条件で経路探索を行うのではなく、第一経路の次の道路リンクのリンク距離を変更している。なお、次のノードで分岐する道路リンクのうち、第一経路の次の道路リンクだけでなく、第一経路のさらに次の道路リンクのリンク距離も変更してもよい。
具体的には、図５（ａ）の道路データについて、図５（ｂ）に示すように、リンク００２及びリンク００３のリンク距離を２倍に変更（リンク２は６００ｍ、リンク３は１０００ｍ）して道路データを一時的に変更している。
（ｂ）一時的に変更された道路データを用いて、自車位置から目的地までの経路を構成する複数の道路リンク列のうち第一経路以外の全ての組合せを抽出する（Ｓ２２）。図２の道路データの場合には、
（ｉ）道路リンク列（リンク００１−リンク００２−リンク００３−リンク００４−リンク００５）と、
（ｉｉ）道路リンク列（リンク００１−リンク００６−リンク００７−リンク００８−リンク００５）と、がある。
なお、（ｉ）道路リンク列は第一経路であるので、図２の場合には実質的に（ｉｉ）道路リンク列のみとなる。

（ｃ）各道路リンク列のそれぞれの経路コストを算出する（Ｓ２３）。ここでは、各道路リンクのリンク距離をリンクコストとして用い、ノードコストは考慮しないものとする。この場合の経路コストは各道路リンクの合計距離として表される。この場合、図２における２つの道路リンク列のうち、（ｉｉ）道路リンク列の合計距離は２４００ｍとなる。なお、参考として第一経路である（ｉ）道路リンク列の合計距離は２８００ｍである。
（ｄ）全ての道路リンク列の経路コストが最小となる道路リンク列を第二経路とする。ここでは、経路コストとして各道路リンクの合計距離を用いているので、合計距離を比べて、合計距離が最短となる道路リンク列を第二経路とする（Ｓ２４）。図２の例では、第一経路以外の経路としては（ｉｉ）道路リンク列のみしかないので、（ｉｉ）道路リンク列が第二経路となる。
以上によって第二経路を探索できる。これによって、次のノードで分岐する道路リンクのうち、例えば、第一経路の道路リンクのリンク距離を増加させることで、第一経路とは異なる他の道路リンクを通る第二経路を探索できる。

なお、上記の例では、第一経路以外の道路リンク列を探索して、第一経路とは異なる第二経路を探索しているが、一時的に変更した道路データを用いるので、第一経路の道路リンク列を含めた全ての道路リンク列について探索を行ってもよい。この場合には、合計距離が最短となる道路リンク列が第一経路の道路リンク列と同一となった場合には、第二経路の探索失敗と判定してもよい。

図１０は、図３の第一経路と第二経路とを評価するステップＳ０５の詳細を示すステップである。
（ａ）自車位置及び走行車線に基づいて第一経路の経路コストを評価する（Ｓ４１）。その詳細は図１１に示す。
（ｂ）自車位置及び走行車線に基づいて第二経路の経路コストを評価する（Ｓ４２）。その詳細は図１２に示す。
（ｃ）第一経路の経路コストと第二経路の経路コストのうち、より少ない経路コストの経路を判定する（Ｓ４３）。
以上によって第一経路と第二経路のうち経路コストの小さい経路を評価できる。

図１１は、図１０の第一経路の経路コストを評価するステップＳ４１の詳細を示すフローチャートである。
（ａ）自車の走行車線及び速度に応じて車線変更係数を算出する（Ｓ５１）。
この車線変更係数の算出について、図８（ａ）及び（ｂ）を用いて以下に説明する。
まず、車線判定部１０３で判定した走行車線を読み出すとともに、測位部１０２で検出した自車位置及び速度データを読み出す。
次に、現在の自車位置と速度データとを用いて車線変更係数を算出する。この車線変更係数とは、車線変更を行うための困難度を数値化したものであり、具体的な例を図８（ａ）及び（ｂ）に示す。図８（ａ）は、マッチング処理で特定された現在位置から次の右左折する分岐までの距離Ｌ１、すなわち、車線変更を完了するまでの距離と、速度から、車線変更を完了するまでに必要となる時間との関係を示す図である。この時間は、分岐までの距離Ｌ１を速度で除算したものである。図８（ｂ）は、分岐までの距離Ｌ１と、速度とによって設定した車線変更係数の一例を示す図である。

車線変更係数は、安全に車線変更できるために必要な標準時間を設定した場合に、分岐までの距離に要する時間と標準時間とを比較して、以下のように設定することができる。ここでは、利用者がストレス無く車線変更を行うのに必要な標準時間を、例えば３６秒と規定する。なお、標準時間は３６秒に限定するものではない。この３６秒という時間は実験等により最適化することができる。基本的には、車線変更を完了するための時間が標準時間である３６秒より短い時間の場合は比例的に困難度が増すものとして、反対に３６秒よりも長い場合は困難度は変わらないと考える。
ｉ）分岐までの時間が標準時間に比べて十分長い場合には、車線変更係数は１．０と設定できる。
ｉｉ）分岐までの時間が標準時間に比べて短い場合には、車線変更係数を１．０より大きな適当な数値に設定する。
なお、図８（ｂ）の車線変更係数は、一例であって、基準とした標準時間との関係から決定され、標準時間の設定等を変更した場合には異なる数値となる。
例えば、分岐までの距離Ｌ１が３００ｍであって、速度が時速５０ｋｍの場合には、図８（ｂ）に示すように、車線変更係数は１．７となる。

（ｂ）自車位置がマッチングされている現在の道路リンクの距離に車線変更係数を乗じた距離を現在の道路リンクの距離とする（Ｓ５２）。図９（ａ）は、上記表１と同じデフォルトの道路データにおける各道路リンクのリンク距離を示すものである。現在の自車位置がマッチングされている道路リンク００１のデフォルトのリンク距離は３００ｍである。第一経路では、次の分岐（ノード）から左折して次の道路リンク０００２に移行する必要がある。そこで、現在の走行車線に応じて必要な車線変更の回数、つまり車線変更の困難さが異なる。以下のように走行車線に応じてデフォルトのリンク距離を修正する必要がある。
ｉ）左車線の場合
現在の走行車線が左車線の場合には車線変更の必要がないので、車線変更係数を乗じる必要がなく、道路リンク００１のリンク距離は修正する必要がない。したがって、リンク距離はデフォルトの３００ｍのままである。
ｉｉ）中央車線の場合
現在の走行車線が中央車線の場合には、車線変更を１回行う必要があり、道路リンク００１のリンク距離は車線変更係数１．７を乗じて修正する。したがってリンク距離は５１０ｍである。
ｉｉｉ）右車線の場合
現在の走行車線が右車線の場合には、車線変更を２回行う必要があり、道路リンク００１のリンク距離は車線変更係数１．７を２回乗じて修正する。したがってリンク距離は８６７ｍとなる。
図９（ｂ）は、現在の走行車線に応じて現在の道路リンク００１のリンク距離を修正した道路データの一例である。道路リンク００１のリンク距離として、上記の修正されたリンク距離を用いて以下の経路コストの評価を行う。

（ｃ）第一経路における次のノード以降の道路リンクの距離を加算して第一経路の合計距離を経路コストとして算出する（Ｓ５３）。
ｉ）左車線の場合
現在の走行車線が左車線の場合は、道路リンク００１のリンク距離はデフォルトと同じ３００ｍであり、第一経路の合計距離である経路コストは２０００ｍとなる。
ｉｉ）中央車線の場合
現在の走行車線が中央車線の場合は、１回左に車線変更をする必要があるので、道路リンク００１の修正されたリンク距離は５１０ｍとなり、第一経路の合計距離である経路コストは、２２１０ｍとなる。
ｉｉｉ）右車線の場合
現在の走行車線が右車線の場合は、車線変更を２回する必要があるため、道路リンク００１の修正されたリンク距離は、８６７ｍとなり、第一経路の合計距離である経路コストは２５６７ｍとなる。
以上のように、現在の走行車線に応じた車線変更の困難度を反映するように第一経路の合計距離である経路コストを評価できる。

図１２は、図１０の第二経路の経路コストを評価するステップＳ４２の詳細を示すフローチャートである。
（ａ）自車の走行車線及び速度に応じて車線変更係数を算出する（Ｓ６１）。この車線変更係数の算出は、第一経路における車線変更係数の算出ステップＳ５１と実質的に同一であるので、その説明を省略する。したがって、車線変更係数は、図８（ｂ）と同様の値となる。
なお、図２の例では、第二経路の次の道路リンク００６は、道路リンク００１のまま直進すればよい。さらに次の分岐で次の道路リンク００７へ右折する必要がある。さらに次の分岐までの距離Ｌ２と走行時速から車線変更係数を求める。この例では、距離Ｌ２は、道路リンク００１と道路リンク００６との合計であり、１３００ｍとなる。時速５０ｋｍで走行している場合には、分岐までに必要な時間は約９３．５秒であり、基準時間の３６秒より十分に長い時間である。従って、現在の走行車線がどの車線であっても安全に車線変更できると考えられるので、車線変更係数は１．０となる。
なお、上述の例では、現在の道路リンク００１において、いずれの車線でも直進可能であると考えている。しかし、現在の道路リンク００１において、直進可能な車線が限られている場合には、第一経路における車線変更係数の算出と同様にして、現在の走行車線に応じて車線変更の困難度に基づく車線変更係数を算出すればよい。

（ｂ）自車位置がマッチングされている現在の道路リンクの距離に車線変更係数を乗じた距離を現在の道路リンクの距離とする（Ｓ６２）。現在の道路リンク００１及び次の道路リンク００６について、上述のように車線変更係数は１．０であるので、それぞれのリンク距離は、デフォルトのまま、それぞれ３００ｍ、１０００ｍとなる。
（ｃ）第二経路における次のノード以降の道路リンクの距離を加算して第二経路の合計距離を経路コストとして算出する（Ｓ６３）。第二経路の合計距離である経路コストは、２４００ｍとなる。
以上のように、現在の走行車線に応じた車線変更の困難度を反映するように第二経路の合計距離である経路コストを評価できる。

図１３は、図３の経路の表示ステップＳ０６の詳細を示すフローチャートである。
（ａ）経路表示部１０６に、例えば図１４（ａ）に示すように第一経路を表示する（Ｓ７１）。
（ｂ）第二経路の経路コストが第一経路より経路コストが小さいか否か判断する（Ｓ７２）。経路コストの大小の判断は経路評価部１０５における判断に基づく。例えば、
ｉ）現在の走行車線が左車線の場合、
第一経路の経路コストは２０００ｍであり、第二経路の経路コストは２４００ｍであるので、第一経路の経路コストのほうが小さい。
ｉｉ）現在の走行車線が中央車線の場合、
第一経路の経路コストは２２１０ｍであり、第二経路の経路コストは２４００ｍであるので、第一経路の経路コストのほうが小さい。
ｉｉｉ）現在の走行車線が右車線の場合、
第一経路の経路コストは２５６７ｍであり、第二経路の経路コストは２４００ｍであるので、第二経路の経路コストのほうが小さい。
（ｃ）第二経路の経路コストが第一経路の経路コストよりも小さいと判断された場合、例えば、上記ｉｉｉ）の場合は、図１４（ｂ）に示すように第二経路も経路表示部１０６に表示する（Ｓ７３）。一方、第二経路の経路コストが第一経路の経路コストより大きい場合、例えば上記ｉ）及びｉｉ）の場合には第二経路は表示しない。これによって、走行車線に基づいて再評価した経路コストが最も少ない最適な経路を案内表示できる。具体的な例としては、図１４（ａ）に示すように自車位置が左車線もしくは中央車線にある場合は、第一経路の経路コストのほうが第二経路の経路コストより小さいため、第二経路は表示しない。一方、自車位置が右車線にある場合は、第二経路の経路コストのほうが第一経路の経路コストより小さいため、第一経路だけではなく第二経路も表示する（図１４（ｂ））。

なお、上記のナビゲーション方法は、コンピュータにおいて実行するコンピュータプログラムとして実現してもよい。このコンピュータプログラムは、例えば、上記制御部１０７で実行してもよい。また、このコンピュータプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に格納してもよい。この記録媒体としては、例えば、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体、半導体記憶装置等のいずれであってもよい。

また、利用者が、第一経路および第二経路を確認して、第二経路を選択したと判断された場合、具体的には、道路リンク００６を走行していると判断された場合は、第二経路を第一経路に変更して、引き続き案内表示を行う。これによって、利用者に対してナビゲーションをスムーズに継続できる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るナビゲーション方法は、実施の形態１に係るナビゲーション方法と比較すると、第二経路の探索ステップについて相違する。具体的には、第二経路の探索ステップにおいて、現在の走行車線に応じて所定加算距離を算出して次の道路リンクのリンク距離に加算して第二経路を探索している点で相違する。

図７は、実施の形態２に係るナビゲーション方法における第二経路の探索ステップＳ０４の別例の詳細を示すフローチャートである。
（ａ）自車の走行車線に基づく車線変更の困難性による道路リンクへの所定加算距離を算出する（Ｓ３１）。この所定加算距離は、実施の形態１のナビゲーション方法の第一経路と第二経路を評価において、車線変更係数を用いて修正したリンク距離のデフォルトのリンク距離との差分に対応する。
例えば、分岐までの距離Ｌ１が３００ｍの場合に時速５０ｋｍであった場合、現在の道路リンク００１のリンク距離は、図９（ｂ）に示すように、現在の走行車線が左車線の場合は３００ｍ、中央車線の場合は５１０ｍ、右車線の場合は８６７ｍに修正される。デフォルトのリンク距離との差分は、順に０ｍ、２１０ｍ、３６７ｍとなる。そこで、現在の走行車線が左車線の場合は、所定加算距離は０ｍ、中央車線の場合は２１０ｍ、右車線の場合は３６７ｍとする。

（ｂ）第一経路における自車位置がマッチングされた道路リンクの次の道路リンクのリンク距離に上記所定加算距離を加えて道路データを一時的に変更しておく（Ｓ３２）。例えば、
ｉ）現在の走行車線が左車線の場合、
所定加算距離は０ｍであるので、この場合には道路データは変更されない。
ｉｉ）現在の走行車線が中央車線の場合、
所定加算距離は２１０ｍであるので、第一経路の次の道路リンク００２のリンク距離に２１０ｍを加算して道路データを変更しておく。
ｉｉｉ）現在の走行車線が右車線の場合、
所定加算距離は３６７ｍであるので、第一経路の次の道路リンク００２のリンク距離に３６７ｍを換算して道路データを変更しておく。
（ｃ）一時的に変更された道路データを用いて、自車位置から目的地までの経路を構成する複数の道路リンク列のうち第一経路以外の全ての組合せを抽出する（Ｓ３３）。
（ｄ）各道路リンク列のそれぞれの経路コストを算出する（Ｓ３４）。ここでは各道路リンクの合計距離を経路コストとしている。
（ｅ）全ての道路リンク列の経路コストを比べて、経路コストが最小となる道路リンク列を第二経路とする（Ｓ３５）。ここでは経路コストとして各道路リンクの合計距離を用いているので、合計距離が最短となる道路リンク列を第二経路とする。
以上によって第二経路を効率的に探索できる。
なお、上記（ｃ）から（ｅ）の各ステップは、実施の形態１における第二経路の探索ステップの（ｂ）から（ｄ）の各ステップと実質的に同じであるので、その説明を省略する。

この実施の形態２に係るナビゲーション方法によれば、走行車線に応じた車線変更の困難度をあらかじめ考慮して第二経路を探索できる。そのため、第一経路と第二経路の再評価を行った場合にも有効な第二経路を効率的に探索できる。

以上のように、本発明に係るナビゲーション装置は、第一経路とは別に、走行車線を考慮した第二経路を探索する。さらに、自車の走行車線から第一経路を走行するための車線変更数を考慮した経路コストと、第二経路を走行するための車線変更数を考慮して修正した経路コストを定期的に評価する。これによって目的地までの最適な経路を案内表示できるので、利用者が現在の自車位置から選択すべき経路を判断することができる。そこで、このナビゲーション装置は、車両等において利用者を目的地まで誘導するナビゲーション装置として有用である。

本発明の実施の形態１に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 道路データの一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るナビゲーション方法を示すフローチャートである。 図３の第一経路の探索ステップの詳細を示すフローチャートである。 （ａ）はデフォルトの道路データの道路リンクを示す図であり、（ｂ）は第二経路の探索のために現在の道路リンクの次の道路リンクの距離を一時的に変更した道路データを示す概略図である。 図３の第二経路の探索ステップの詳細を示すフローチャートである。 図３の第二経路の探索ステップの別例の詳細を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る車線変更係数の算出の一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る第一経路と第二経路との評価にあたって、現在の走行車線に応じた現在の道路リンクのリンク距離の修正の一例を示す図である。 図３の第一経路と第二経路の評価ステップの詳細を示すフローチャートである。 図１０の第一経路の経路コスト評価ステップの詳細を示すフローチャートである。 図１０の第二経路の経路コスト評価ステップの詳細を示すフローチャートである。 図３の経路の表示ステップの詳細を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るナビゲーション装置の経路表示部による表示の一例を示す概略図である。

符号の説明

１００ ナビゲーション装置
１０１ 記憶装置
１０２ 測位部
１０３ 車線判定部
１０４ 経路探索部
１０５ 経路評価部
１０６ 経路表示部
１０７ 制御部

Claims (4)

1. 道路データに基づいて目的地までの最適な経路案内を行うナビゲーション装置であって、
   自車位置及び速度を検出する測位部と、
   前記測位部により検出した自車位置から自車の走行車線を特定する車線判定部と、
   道路データに基づいて、目的地までの最適な経路コストを有する第一経路と、前記車線判定部により特定した自車の走行車線を考慮した第二経路とを探索する経路探索部と、
   前記車線判定部によって特定した走行車線と、前記自車位置とに基づいて修正された経路コストについて、前記第一経路と前記第二経路との評価を行う経路評価部と、
   前記第一経路又は前記第二経路のうち、少なくとも評価が高い方の経路を表示する経路表示部と、
   を備え、
   前記道路データは、道路の分岐点をノードとし、各ノード間の道路を道路リンクとする複数の道路リンクの情報を含み、
   前記経路探索部は、
   前記道路データにおいて、前記自車位置がマッチングされている道路リンクから前記目的地までの複数の前記道路リンクからなる複数の経路から、前記目的地までの経路コストが最も小さい経路を第一経路として探索すると共に、
   前記第一経路における現在の道路リンクの次の道路リンクのコストを、特定された現在の走行車線に応じて変化させたコストを前記次の道路リンクのコストに変更して前記道路データを一時的に変更しておき、
   前記自車位置がマッチングされている道路リンクから前記目的地までの複数の前記道路リンクからなる複数の経路から、前記第一経路を除いて、前記目的地までの経路コストが最も小さい経路を第二経路として探索し、
   前記経路評価部は、
   前記第一経路の各道路リンクの合計コストを含む、前記第一経路の経路コストを算出し、
   前記第二経路の各道路リンクの合計コストを含む、前記第二経路の経路コストの算出において、
   現在の道路リンクにおける走行車線から次の道路リンクに移行するために必要な車線変更の困難度に応じた車線変更係数を算出し、
   前記車線変更係数を、次のノードまでの距離に乗じたコストを現在の道路リンクのコストとして設定して、前記第二経路の経路コストを算出し、
   前記第一経路の経路コストと前記第二経路の経路コストとを比較して、経路コストが少ない経路を判定する、
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記経路評価部は、
   前記第一経路の経路コストの算出において、
   現在の道路リンクにおける走行車線から次の道路リンクに移行するために必要な車線変更の困難度に応じた車線変更係数を算出し、
   前記車線変更係数を、次のノードまでの距離に乗じたコストを現在の道路リンクのコストとして設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記経路表示部は、
   前記経路評価部において、前記第二経路が前記第一経路よりも評価が高いと判定した場合には、前記第一経路に加えて前記第二経路を表示することを特徴とする、請求項１に記載のナビゲーション装置。
4. 前記経路表示部は、
   前記測位部で検出された前記自車位置が、前記第一経路における道路リンクではなく、前記第二経路における道路リンクにマッチングされたと判断された場合には、前記第二経路を前記第一経路として表示することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。

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